Производство вискозного волокна. Сырьем для производства вискозного волокна является древесная целлюлоза в виде листов, полученная варкой древесной еловой щепы в растворе бисульфита кальция. Весь процесс производства вискозного волокна состоит из следующих основных этапов: подготовка целлюлозы, получение прядильного раствора, формование волокна, отделка вискозного волокна.
Подготовка целлюлозы заключается в подсушивании ее до влажности 6—8%. обработке 18%-ным раствором едкого натрия и предсозревании.
В растворе едкого натрия целлюлоза набухает, из нее удаляются растворимые примеси и образуется щелочная целлюлоза. Щелочную целлюлозу отжимают от избытка щелочи и измельчают для увеличения ее поверхности и тем самым улучшения способности вступать в реакцию. Затем полученную массу выдерживают некоторое время с целью деполимеризации целлюлозы, т. е. снижения молекулярного веса под действием кислорода воздуха, что дает возможность в дальнейшем получить раствор необходимой вязкости; этот процесс называется предсозреванием щелочной целлюлозы.
Получение прядильного раствора состоит в ксантогенировании подготовленной массы и ее созревании. Подготовленную массу щелочной целлюлозы обрабатывают сероуглеродом и получают так называемый ксантогенат целлюлозы. Ксантогенат целлюлозы растворяют в щелочи и получают вязкий раствор — вискозу (7,5% целлюлозы, 6,5% щелочи, 86% воды). Вискоза проходит стадию созревания, в процессе которой она приобретает необходимую вязкость и уменьшает устойчивость к действию кислотных растворов. Для получения окрашенного волокна в прядильный раствор вводят соответствующие красители, а для получения матированного волокна — соль двуокиси титана.
Формование волокна состоит в том, что вискозный раствор по трубопроводу подается в прядильную машину (бобинную или центрифугальную). Под давлением в 3—5 атм, создаваемым поршневым насосиком, раствор проходит дополнительную фильеру и продавливается через фильеру в осадительную ванну, содержащую водный раствор серной кислоты и сернокислых солей. Фильера представляет собой колпачок из антикоррозийного металла, содержащий 24—36 и более отверстий диаметром 0,07—0,08 мм. При взаимодействии вискозного раствора с кислотой происходит разложение ксантогената и восстановление целлюлозы, а так как целлюлоза является твердым веществом, струйки затвердевают, образуя твердые тонкие нити, называемые вискозными. На центрифугальных прядильных машинах элементарные нити, выходящие из ванны, соединяются в одну комплексную нить. Эта нить проходит систему прядильных дисков, при помощи которых она получает необходимую вытяжку, и затем поступает через воронку во вращающуюся со скоростью 6—8 тыс. об/мин центрифугу. В центрифуге нить укладывается на внутренних стенках от периферии к центру, образуя так называемый кулич, причем одновременно нить получает крутку 100—130 кр/м (уточная крутка). Скорость прядения вискозных нитей составляет 80—100 м/мин. Нить, полученная с бобинной машины, наматывается на бобину без предварительной крутки.
Отделка вискозного волокна складывается из следующих операций: промывки — для удаления серной кислоты и ее солей во избежание возможного гидролиза целлюлозы, ослабления и обрыва волокон; десульфурации — для удаления коллоидной серы с волокон, которая придает им желтоватый цвет и некоторую жесткость; отбелки гипохлоритом натрия; кисловки серной кислотой для удаления остатков гипохлорита; мыловки раствором мыла для придания волокнам мягкости и рассыпчатости; сушки при температуре 80 — 50°С; крутки нитей; запарки нитей с целью фиксации крутки.
Вискозное волокно получают в виде филаментных нитей (шелка) разной толщины: от 22,2 текс до 11,1 текс, из которых изготовляют плательные, бельевые и подкладочные ткани, и в виде штапельного волокна разной толщины и длины в зависимости от его использования.
Вискозное
штапельное волокно вырабатывают почти на таком же оборудовании и из тех же
исходных продуктов, что и вискозные нити. Главной особенностью производства
штапельного волокна является то, что используются фильеры большего размера, с
числом отверстий от 1600 до 12 000. Нити из каждой фильеры соединяются в общий
жгут, который, пройдя отделочные операции, поступает на резальную машину, где
разрезается на штапельки заданной длины (от 40 до
Строение вискозных волокон. При рассмотрении вискозных волокон под микроскопом на их поверхности видны продольные штрихи, поперечник волокон имеет неправильную, ребристую форму. Такое строение объясняется неодновременным отвердеванием наружных и внутренних слоев волокон в процессе их формования. При отвердевании внутреннего слоя происходит его сжатие, в результате чего поверхностный слой сморщивается и в волокне образуются продольные бороздки. Молекулярные цепи целлюлозы в наружных слоях вискозных нитей ориентированы в направлении нити, что обусловлено небольшой вытяжкой нити в процессе формования, а во внутренних слоях — не ориентированы, поэтому внутренние слои нитей более рыхлые.
Вискозные волокна, несмотря на ребристую форму, обладают хорошей гладкостью, что обусловливает их сильный блеск, а в тканях — скольжение, раздвижку и осыпаемость нитей.
Химический состав. Вискозные волокна представляют собой гидратцеллюлозу, отличающуюся от природной целлюлозы меньшей длиной молекулярной цепи и меньшей ориентацией макромолекул в волокне, чем и объясняются различия их свойств.
Свойства вискозных волокон. Вискозные волокна обладают хорошими показателями гигроскопичности, светостойкости, удлинения, вполне удовлетворительными показателями теплостойкости, стойкости к истиранию, прочности на разрыв. Прочность на разрыв вискозного волокна может быть повышена изменением технологии производства волокон и в первую очередь увеличением вытяжки волокна. В связи с этим различают, кроме обычного волокна, упрочненные (22—25 км), высокопрочные (25—45 км) и сверхпрочные (45—60 км) волокна.
Недостатками вискозного волокна являются малая доля упругого удлинения, вследствие чего изделия из этого волокна плохо противостоят смятию, а также большая потеря прочности при увлажнении волокна, что объясняется проникновением молекул воды в межмолекулярные пространства волокон и ослаблением вследствие этого поперечных связей молекул, определяющих в значительной степени прочность волокон. Горят вискозные волокна подобно хлопку.
Вискозные штапельные волокна характеризуются большой равномерностью по длине и толщине, прочности и удлинению.
Они не имеют сорных примесей, не повреждаются микроорганизмами и молью, что является преимуществом этих волокон перед натуральными.
Применение штапельного волокна в смеси с шерстью способствует повышению прядильной способности смеси, прочность изделий в сухом виде в этом случае возрастает. При смешивании с грубой шерстью штапельное волокно улучшает внешний вид изделий, но снижает теплозащитные свойства. Вискозное штапельное волокно смешивают с разнообразными натуральными волокнами и химическими штапельными волокнами для изготовления разнообразных тканей, нетканых материалов и трикотажных изделий.
Сейчас найдены способы улучшения свойств вискозного штапельного волокна путем структурной модификации, в результате чего получены так называемые полинозные волокна.
Технология производства полинозных волокон отличается от технологии получения обычных вискозных штапельных волокон. Сырье используется более высококачественное, в виде целлюлозы высших сортов и особо чистых химикатов. Целлюлозу подвергают меньшей деполимеризации, в результате чего готовое волокно имеет значительно большую степень полимеризации, чем вискозное штапельное волокно. Формуют волокно по двухванному способу. В первой ванне, содержащей уксусную кислоту и сульфат аммония, происходит коагуляция с частичным омылением ксантогената целлюлозы. Во второй ванне, содержащей серную кислоту, происходит окончательное омыление и вытягивание волокна. При вытягивании волокна происходит ориентация макромолекул и образуются кристаллы больших размеров.
Полинозные волокна характеризуются значительно большей прочностью (подобно хлопковому волокну), меньшей потерей прочности в мокром состоянии, несколько меньшим удлинением, но большей упругостью, чем вискозные волокна, вследствие чего изделия из полинозного волокна меньше сминаются и обладают большей носкостью. Важной характеристикой полинозных волокон является их пониженная растворимость в щелочи, что позволяет изделия из полинозного волокна и его смесей с хлопком подвергать мерсеризации. Полинозное волокно обладает меньшей набухаемостью, чем вискозное волокно, и вследствие этого оно менее усадочное. Полинозное волокно используют для выработки тонкой пряжи для разнообразных трикотажных изделий, плательных и бельевых тканей. Изделия из этого волокна обладают мягкостью, шелковистым блеском, приятным внешним видом.
Источник: «Технология тканевязного производства»
Л.С. Смирнов, Ю.И. Масленников, В.Ю. Яворский
Опубликовано: 2008-12-23 15:39:18
